Современное общество невозможно представить без повсеместного применения мобильных устройств. При этом почти каждый мобильный телефон оснащен питанием на литиевых аккумуляторах. Однако, не смотря на существенные преимущества, данный вид аккумуляторных батарей таит в себе опасность для человека. С каждым годом случаи возникновения неисправностей литиевых аккумуляторов стремительно увеличиваются. Особенно при циклическом режиме работы аккумулятора, когда телефон эксплуатируют до полной разрядки и полной зарядки, что образует цикл, число которых ограничено и тем самым существенно снижая его срок службы.

По статистике более 70% отказов литиевых аккумуляторов происходят из-за неправильной эксплуатации по причине воздействия на них негативных внутренних факторов – перегрева, высокой нагрузки, некорректной зарядки и нарушения электрохимических процессов в результате. Защиту от таких факторов оказывает плата защиты (она же BMS – Battery Monitoring System), без которой не обходится практически ни одно устройство с питанием на литиевых аккумуляторах – на рисунке плоский литиевый аккумулятор мобильного телефона и встроенная плата защиты.

Научная составляющая проекта заключается в применении нового подхода к анализу работы литиевых
аккумуляторов мобильных устройств, а именно их бесконтактный анализа с
помощью технологии «машинного зрения».

К компьютеру подключаются: программируемый радиоприёмник, станок с числовым управлением, петлевая антенна и камера, получая некий исследовательский стенд. Благодаря программе "машинного зрения" на компьютере и работе радиоприёмника с помощью камеры и антенны можно уловить электромагнитные поля в отдельных участках мобильного устройства. Данный подход безопасен как для литиевого аккумулятора, так и для мобильного устройства за счет бесконтактного анализа и минимальных нагрузок на аккумулятор.

Реальный вид исследовательского стенда выглядит следующим образом:

Применение такого метода позволит прогнозировать качество работы аккумулятора и мобильного телефона, предупредив о критических состояний и момента отказа устройства.

Научная новизна проекта заключается в:

1. Обеспечении безопасности;
2. Бесконтактном анализе состояний аккумуляторов;
3. Бесконтактном определении критических состояний;
4. Использовании мощностей компьютера;
5. Возможности отладки и корректировки скрипта.

Ключевым научным аспектом проекта является анализ растрового изображения функцией размытия Гауса с помощью корреляции программного кода на Python и RTL-SDR. Технология "машинного зрения" с таким научным аспектом ранее не применялась и благодаря её реализации становится возможным анализ текущего состояния аккумулятора, его гипотетический срок службы, прогнозирование выхода из строя и остаточный ресурс. Это благоприятно повлияет на рынок мобильных устройств, страдающий в наше время от нехватки полупроводников (чипов) и требующий всё более высоких аккумуляторных мощностей и большего внимания к их надёжности как к более опасному продукту.

Устройство может быть адаптировано с точки зрения массогабаритных параметров и нужд населения, видоизменяя форм-фактор из стационарного исследовательского стенда в полноценную мобильную единицу.

Таким образом разработанный исследовательский стенд и методика бесконтактного анализа аккумуляторов мобильных устройств могут быть реализованы в различных областях рынка – мобильные устройства, электромобили, электростанции и другие исследовательские проекты (даже не энергетических отраслей).

Самым важным фактором является то, что реализация подобной технологии позволит проводить всё более новые научные эксперименты в области аккумуляторной энергетики, которая имеет серьезный застой в последнее время, но является актуальной на сегодняшней день в связи с востребованностью аккумуляторов, в частности самых популярных из них – литий-ионных. Разработанные и исследованные в работе научные аспекты могут быть в дальнейшем модернизированы благодаря современным технологиям, созданием базы данных отказов, внедрения искусственного интеллекта и усовершенствования технологий создания и реализации аккумуляторов.

На страницу проекта